JP2014101032A - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池と、前記燃料電池に水素を供給するための水素貯留容器とを搭載した燃料電池車に関する。 The present invention relates to a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell and a hydrogen storage container for supplying hydrogen to the fuel cell.
周知の通り、燃料電池は、アノード電極に対して水素が供給されるとともにカソード電極に対して酸素含有ガス(例えば、空気)が供給されることに伴って発電するものである。近時、この種の燃料電池を車体に搭載して走行駆動源とすること、すなわち、燃料電池車を構成することが試みられている。 As is well known, a fuel cell generates power when hydrogen is supplied to an anode electrode and an oxygen-containing gas (for example, air) is supplied to a cathode electrode. Recently, attempts have been made to mount this type of fuel cell on a vehicle body as a driving source, that is, to construct a fuel cell vehicle.
通常、燃料電池は車体前方の座席近傍の床下や、フロントボックス(いわゆるモータルーム)に配置される。一方、燃料電池のアノード電極に水素を供給するための水素貯留容器は、車体の後部に配置される。勿論、水素貯留容器と燃料電池との間には、水素が流通する水素供給管が設けられる。 Usually, the fuel cell is disposed under the floor near the seat in front of the vehicle body or in a front box (so-called motor room). On the other hand, a hydrogen storage container for supplying hydrogen to the anode electrode of the fuel cell is disposed at the rear of the vehicle body. Of course, a hydrogen supply pipe through which hydrogen flows is provided between the hydrogen storage container and the fuel cell.
このことから諒解されるように、燃料電池車では、内燃機関を走行駆動源とする一般自動車に比して配線・配管が多くなる。そこで、特許文献1においては、高電圧配線、低電圧配線、冷却水配管及び水素供給管(水素配管)の配置につき検討がなされている。 As can be understood from this, a fuel cell vehicle has more wiring and piping than a general automobile that uses an internal combustion engine as a travel drive source. Therefore, in Patent Document 1, the arrangement of the high voltage wiring, the low voltage wiring, the cooling water pipe, and the hydrogen supply pipe (hydrogen pipe) is studied.
ここで、水素は可燃性ガスであるため、水素供給管から水素が漏洩して乗員室内に進入することを可及的に防止する必要がある。特許文献2には、そのための配置が提案されている。 Here, since hydrogen is a combustible gas, it is necessary to prevent hydrogen from leaking from the hydrogen supply pipe and entering the passenger compartment as much as possible. Patent Document 2 proposes an arrangement for this purpose.
特許文献1、2記載の技術では、水素供給管の配置を行うための構成を付加するようにしているが、このために部品点数が増加して構成が複雑となり、且つ重量が大となるという不具合がある。 In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, a configuration for arranging the hydrogen supply pipe is added, but for this reason, the number of parts increases, the configuration becomes complicated, and the weight increases. There is a bug.
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、部品点数を増加させることなく水素供給管の配置を行うことが可能な燃料電池車を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a fuel cell vehicle capable of arranging hydrogen supply pipes without increasing the number of parts.
前記の目的を達成するために、本発明は、燃料電池と、前記燃料電池に水素を供給するための水素貯留容器とを搭載した燃料電池車であって、
前記水素貯留容器から前記燃料電池に供給される水素が流通する水素供給管が、ブレーキラインに沿って配置されることを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell and a hydrogen storage container for supplying hydrogen to the fuel cell,
A hydrogen supply pipe through which hydrogen supplied from the hydrogen storage container to the fuel cell flows is disposed along the brake line.
ブレーキラインは、車体の構成部材やプロテクタ等によって保護されている。本発明においては、ブレーキラインに沿って水素供給管を配置するようにしているので、ブレーキラインとともに水素供給管を車体の構成部材やプロテクタ等によって保護することができる。このため、水素供給管が損傷する懸念が払拭される。 The brake line is protected by vehicle body components, protectors, and the like. In the present invention, since the hydrogen supply pipe is arranged along the brake line, the hydrogen supply pipe can be protected together with the brake line by a structural member, a protector or the like of the vehicle body. For this reason, the concern that the hydrogen supply pipe is damaged is eliminated.
しかも、この場合、ブレーキラインを保護するための構成部材やプロテクタ等を利用しているので、部品点数が増加して構成が複雑となることや、重量が増加することを回避することができる。 In addition, in this case, since components, protectors, and the like for protecting the brake line are used, it is possible to avoid an increase in the number of parts and a complicated configuration and an increase in weight.
なお、前記水素供給管を車体前方側で燃料電池の一側面に接続するとともに、反応済の水素を前記燃料電池から排出するための水素排出管を車体後方側で前記燃料電池の前記一側面に接続することが好ましい。これにより、燃料電池の内部に液滴が進入することや、水素排出管で結露が生じることを回避することが可能となる。従って、燃料電池車を寒冷地で運転する場合であっても、凍結が起こることを回避することができる。 The hydrogen supply pipe is connected to one side of the fuel cell on the front side of the vehicle body, and a hydrogen discharge pipe for discharging reacted hydrogen from the fuel cell is provided on the one side of the fuel cell on the rear side of the vehicle body. It is preferable to connect. As a result, it is possible to avoid the entry of droplets into the fuel cell and the occurrence of condensation in the hydrogen discharge pipe. Therefore, freezing can be avoided even when the fuel cell vehicle is operated in a cold region.
また、水素供給管とブレーキラインは、同一のホルダで保持することが好ましい。このことも、部品点数が増加して構成が複雑となることや、重量が増加することを回避することに寄与する。 The hydrogen supply pipe and the brake line are preferably held by the same holder. This also contributes to avoiding an increase in the number of parts and a complicated configuration and an increase in weight.
本発明によれば、ブレーキラインに沿って水素供給管を配置するようにしているので、ブレーキラインを保護するためのプロテクタ等を、水素供給管を保護するものとして利用することができる。このため、水素供給管を保護するための構成を新たに設ける必要がない。従って、部品点数が増加して構成が複雑となることや、重量が増加することを回避することができる。 According to the present invention, since the hydrogen supply pipe is arranged along the brake line, a protector or the like for protecting the brake line can be used for protecting the hydrogen supply pipe. For this reason, it is not necessary to newly provide a structure for protecting the hydrogen supply pipe. Therefore, it is possible to avoid an increase in the number of parts and a complicated configuration and an increase in weight.
以下、本発明に係る燃料電池車につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Preferred embodiments of the fuel cell vehicle according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態に係る燃料電池車10の概略全体構成を模式的に示した概略構成図であり、矢印A方向及び矢印B方向は、それぞれ、車体前方、車体後方を示す。また、矢印C方向及び矢印D方向は、それぞれ、左方側方、右方側方である。この燃料電池車10には、車体前方(前輪11、11の近傍のモータルームMR内)に配設された燃料電池12と、車体後方に配設された水素貯留容器14とが搭載される。なお、図1中の参照符号15は、後輪を示す。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a schematic overall configuration of a
燃料電池12は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極で挟持した電解質膜・電極構造体が1組のセパレータ間に介装された固体高分子形燃料電池である。この構成においては、アノード電極に対向するセパレータに燃料ガス流路が形成される一方、カソード電極に対向するセパレータに酸化剤ガス流路が形成される。以上については周知であり、従って、図示及び詳細な説明は省略する。
The
燃料電池12は、複数個の単セルが車幅方向に沿って積層されることで構成されている。
The
水素貯留容器14は、前記アノード電極に対し、前記燃料ガス流路を介して燃料ガスである水素を供給する水素供給源である。すなわち、水素貯留容器14と燃料電池12には水素供給管16がそれぞれ接続され、水素貯留容器14内の水素は、水素供給管16を流通して燃料電池12の内部に導入される。
The
なお、燃料電池車10には、図示しないコンプレッサが搭載され、該コンプレッサによって圧縮された大気(圧縮空気)が酸化剤ガスとして前記酸化剤ガス流路に供給される。勿論、コンプレッサと燃料電池12には図示しない酸化剤ガス供給管がそれぞれ接続され、圧縮空気は、この酸化剤ガス供給管を流通して燃料電池12の内部に導入される。
The
燃料電池12には、さらに、反応済の水素を排出するための水素排出管18(図6参照)と、反応済の酸素を含んだ圧縮空気を排出するための酸化剤ガス排出管(図示せず)とが接続される。
The
燃料電池車10には、制動システムが設けられる。すなわち、制動システムは、運転者のブレーキ操作に基づいて燃料電池車10を減速ないし停止させる。
The
制動システムは、図2に示すブレーキライン20を含んで構成される。周知のように、ブレーキライン20は、ブレーキパイプ22とブレーキホース24を有する。一般的に、ブレーキパイプ22は金属製であり、ブレーキホース24はゴム製である。従って、ブレーキホース24は、ブレーキパイプ22に比して柔軟であり可撓性を示す。
The braking system includes a
ブレーキライン20は、マスタシリンダ25(図1参照)に接続される。運転者のブレーキ操作によってマスタシリンダ25に発生した液圧は、ブレーキライン20中のブレーキ液によって、前輪用ホイールシリンダ26、後輪用ホイールシリンダ28に伝達される。
The
以上の構成において、ブレーキライン20、すなわち、ブレーキパイプ22又はブレーキホース24のいずれかは、車体を構成する部材、例えば、各種のパネルに設けられた複数個のホルダ30によって保持される。
In the above configuration, the
前記水素供給管16は、図1及び図2に示すように、ブレーキライン20に沿って配置される。従って、前記ホルダ30には、ブレーキライン20の他、水素供給管16も保持される。水素供給管16とブレーキライン20は、後述するセンタコンソール52(図4及び図5参照)に沿って、車体の前後方向に延在している。
The
ブレーキライン20は、その大部分が、車体の構成部材に囲繞されるか、図3に示すプロテクタ32に収容される等して、飛び石等から保護される。なお、図3中の参照符号33は、フロアパネルを示す。
Most of the
上記したように、水素供給管16はブレーキライン20に沿って配置されているので、水素供給管16もまた、その大部分が車体の構成部材に囲繞されるか、又はプロテクタ32に収容される。従って、水素供給管16も保護される。なお、プロテクタ32は、水素供給管16及びブレーキライン20を保持する役割も果たす。すなわち、プロテクタ32はホルダを兼ねる。
As described above, since the
前記「車体の構成部材」の一例としては、図4及び図5に示す車体のフロアパネル50が挙げられる。すなわち、フロアパネル50には、上方に指向するセンタコンソール52が突出形成される。水素供給管16及びブレーキライン20は、このセンタコンソール52の下方隅部に配置され、さらに、フロアパネル50前端の、モータルームMR(図1参照)を区画する垂直壁51に沿って上昇するように配置される(図4参照)。水素供給管16は、その後、モータルームMR内の燃料電池12に接続される。なお、図5中の参照符号54a、54bは、フロントシートである。
As an example of the “vehicle body component”, a
フロアパネル50は、クロスメンバー56a、56bによって強度向上がなされている。また、万一、車体に外力が作用してシートレール(図示せず)がセンタコンソール52を押圧したとしても、センタコンソール52の下方隅部が変形を起こす可能性は低い。このため、水素供給管16及びブレーキライン20が十分に保護される。
The strength of the
ここで、図6に示すように、水素供給管16は、車体後方側から延在し、車体の右方側面の車体前方側で、車体後方側に臨むL字型マニホールド34を介して燃料電池12に接続されている。一方、水素排出管18は、同じく右方側面の車体後方側において、地面を臨むL字型マニホールド36を介して燃料電池12に接続される。
Here, as shown in FIG. 6, the
水素供給管16と水素排出管18は、互いに干渉することを回避するべく、水素排出管18が燃料電池12に近接する(換言すれば、水素供給管16が燃料電池12から離間する)ようにして配設される。
The
本実施の形態に係る燃料電池車10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。
The
燃料電池車10を走行させる際には、燃料電池12が運転される。すなわち、燃料電池12が所定の温度まで加温されるとともに、水素貯留容器14からの水素と、前記コンプレッサで得られた圧縮空気が燃料電池12に供給される。
When the
水素は、水素供給管16を流通し、L字型マニホールド34を経て燃料電池12の内部に導入され、各単セルの燃料ガス流路を流通しながらアノード電極に接触する。この接触に伴い、水素が電離してプロトンが生じる。プロトンは、固体高分子電解質膜のプロトン伝導作用によってカソード電極に移動する。また、電子は、燃料電池12に電気的に接続されたモータ(図示せず)等を付勢する電気エネルギ源として利用される。
Hydrogen flows through the
一方、圧縮空気は、酸化剤ガス供給管を流通して燃料電池12の内部に導入され、各単セルの酸化剤ガス流路を流通しながらカソード電極に接触する。カソード電極では、圧縮空気中の酸素と、前記固体高分子電解質膜を移動してきたプロトンと、前記モータ等を付勢してカソード電極に到達した電子とが反応し、水が生成する。
On the other hand, the compressed air is introduced into the
以上のような電極反応が起こることに伴って燃料電池12による発電がなされ、上記したようにモータ等が付勢される。その結果、燃料電池車10の前輪11及び後輪15が回転動作する。
Along with the above electrode reaction, power is generated by the
アノード電極に供給されて消費された水素は、L字型マニホールド36を介して水素排出管18に排出される。また、カソード電極に供給されて消費された圧縮空気は、図示しない酸化剤ガス排出管に排出される。
Hydrogen consumed by being supplied to the anode electrode is discharged to the
ここで、水素供給管16は、上記したように車両後方側を臨むL字型マニホールド34に連結されている。従って、水素供給管16を流通した水素は、L字型マニホールド34によって方向変換されるため、その流速が低減する。水素には、固体高分子電解質膜に水分を付与するべく水蒸気が混合されているが、仮に水蒸気が液滴状態である場合、水素の流速が低減するために液滴が燃料電池12の内部に進入することが防止される。加えて、整流効果が得られるという利点もある。
Here, the
また、水素排出管18が燃料電池12に近接するので、水素排出管18が燃料電池12によって加温される。このため、排出された水素の温度が過度に低下することや、これに起因して水素に結露が生じることが回避される。
Further, since the
以上のような理由から、例えば、燃料電池車10を寒冷地で運転する場合であっても、燃料電池12の内部や水素排出管18で凍結が生じることを防止することができる。
For the reasons as described above, for example, even when the
燃料電池車10が走行している最中、例えば、飛び石等がフロアパネルに当たることが想定される。本実施の形態では、水素供給管16がブレーキライン20とともに車体の構成部材やプロテクタ32等によって保護されているので、水素供給管16が損傷することが防止される。このため、水素が漏洩することを回避することができる。
While the
しかも、水素供給管16を保護する車体の構成部材(フロアパネル50等)やプロテクタ32、さらには、水素供給管16を保持するホルダ30は、ブレーキライン20を保護ないし保持するものである。すなわち、本実施の形態においては、水素供給管16を保護ないし保持するために新たな構成を設けるのではなく、ブレーキライン20を保護ないし保持する構成を利用するようにしている。このため、部品点数を増加させることなく水素供給管16の配置を行うことが可能となる。従って、燃料電池車10の構成が複雑となることが回避される。また、重量が増加することもない。
In addition, vehicle body components (such as the floor panel 50) and
このように、本実施の形態によれば、簡素な構成を維持し且つ重量増加を招くことなく水素供給管16を保護ないし保持することができる。
Thus, according to the present embodiment, it is possible to protect or hold the
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。 The present invention is not particularly limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、この実施の形態では、固体高分子形燃料電池を採用するようにしているが、酸化物イオン伝導体を電解質とする固体酸化物形燃料電池を採用するようにしてもよい。 For example, in this embodiment, a solid polymer fuel cell is employed, but a solid oxide fuel cell having an oxide ion conductor as an electrolyte may be employed.
また、水素供給管16及び水素排出管18は、燃料電池12の右方側面とは別の面、例えば、上端面に接続するようにしてもよい。
Further, the
さらに、ホルダは、例えば、フック形状のものであってもよい。また、全てのホルダをプロテクタ32とするようにしてもよい。
Furthermore, the holder may be in a hook shape, for example. Further, all the holders may be the
10…燃料電池車 11…前輪
12…燃料電池 14…水素貯留容器
15…後輪 16…水素供給管
18…水素排出管 20…ブレーキライン
22…ブレーキパイプ 24…ブレーキホース
25…マスタシリンダ 26…前輪用ホイールシリンダ
28…後輪用ホイールシリンダ 30…ホルダ
32…プロテクタ 34、36…L字型マニホールド
50…フロアパネル 52…センタコンソール
56a、56b…クロスメンバー
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記水素貯留容器から前記燃料電池に供給される水素が流通する水素供給管が、ブレーキラインに沿って配置されることを特徴とする燃料電池車。 A fuel cell vehicle equipped with a fuel cell and a hydrogen storage container for supplying hydrogen to the fuel cell,
A fuel cell vehicle, wherein a hydrogen supply pipe through which hydrogen supplied from the hydrogen storage container to the fuel cell flows is disposed along a brake line.
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JP2017081208A (en) * | 2015-10-22 | 2017-05-18 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell vehicle |
CN117400894A (en) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 威驰腾(福建)汽车有限公司 | Hydrogen energy braking system and hydrogen energy vehicle with same |
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CN117400894A (en) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 威驰腾(福建)汽车有限公司 | Hydrogen energy braking system and hydrogen energy vehicle with same |
CN117400894B (en) * | 2023-12-14 | 2024-03-08 | 威驰腾(福建)汽车有限公司 | Hydrogen energy braking system and hydrogen energy vehicle with same |
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